超高压输电线路T型线夹发热断线原因分析*

罗 伟

(国网张掖供电公司，甘肃 张掖 73400)

0 引 言

T型线夹是用来将耐张杆塔导线电流引向引流线的一种连接金具，主要起引流作用，同时也起到将引流线与导线连接固定的作用，T型线夹作为输电线路重要工具，其可靠性是影响电网长期安全稳定的重要因素，随着电网的迅猛发展，电压等级的提高，对输电线路T型线夹的性能要求也在不断提高。而电网建设过程中技术监督验收手段未起到有效作用，部分已安装的T型线夹发生不同情况的发热、断裂、烧伤、内部腐蚀和性能裂化，严重的将导致T型线夹端部紧固的导线断裂失效，从而影响电网的安全运行[1-2]。

文中主要分析T线夹压接质量未达标、T型线夹发热等损坏原因，并根据情况制定相应解决办法，对输电线路稳定运行有重要意义。

1 故障及T型线夹断裂原因分析

2019年5月，某330 kV线路输电线线路跳闸，造成变电站失压，严重影响供电质量，经现场查看，耐张塔B相导线1号子导线T型线夹处导线发生断裂，导致线路跳闸，该线路使用钢芯铝绞线型号为LGJ-300/50*2，T型线夹铝管的材质为纯铝，事故发生时附近未出现任何灾害天气，线路载流量为81%，超过导线所能承受的运行经济电流，经过后期对该地区330 kV输电线路排查，发现T型线夹红外测温数据严重过高，属于危机缺陷；图1为压接后T型线夹照片。

1.1 断口处红外测温情况分析

截至8月3日，输电运检中心开展顺黑一线19基耐张杆塔中相引流T型线夹红外测温跟踪测量。发现温度异常线夹11处，实测温度统计情况如表1所示。

图1 压接后T型线夹照片图样

表1 耐张178#B相红外测温数据

表中为跟踪红外测温数据，温度异常点红外测温实测温度(℃)顺黑一线#0178塔中导线大号侧(见图2)导线端2#子导线线夹发热，发热点温度83.1 ℃，正常点温度11.3 ℃，高71.8 ℃，环境温度11 ℃，湿度99%，#0178塔中导线小号侧(见图3)导线端2#子导线线夹发热点温度83.1 ℃，正常点温度11.2 ℃，高71.9 ℃，环境温度11 ℃，湿度98%，依据《架空送电线路运行规程》不得超过同导线温度10 ℃，且不得高于导线的运行最高温度(+70 ℃)。输电线路节点(并沟线夹、跳线引流板、T型线夹和设备线夹)连接处发热温度大于90 ℃或相对温差不小于80%时为严重缺陷；发热温度大于130 ℃或相对温差不小于95%时为危急缺陷。根据测温结果，顺黑一线178号B相T型线夹处发热温度过高，属于严重缺陷，严重影响线路供电质量。

图2 导线端2#子导线线夹发热 图3 导线端2#子导线线夹发热点

T型线夹温度过高主要原因是杂质集聚空隙过大造成，使得接触电阻R增大，根据公式：

Q=0.24IRt

(1)

在通过线夹的电流I大小不变的情况下，T型线夹接触处产的热量Q将因R的增大而增加，而高温和腐蚀性物质共同作用将导致线夹接触表面氧化，形成氧化层，进而增大接触电阻，这将进一步加剧线夹接触面的发热。同时，张力的影响将造成导线和钢芯的磨损，长时间运行，达到钢芯所能承受的最大负载时造成断线事故。

1.2 断口处无人机巡视情况分析

根据无人机巡查照片，对发生断裂的导线进行宏观分析，导线断裂发生在T型线夹未进行压接处，即导线与T型线夹存在空隙的部位，该部位是发生结构突变的位置。发生断裂的T型线夹4/5已经过液压同导线固定在一起，使发生断裂的线夹铝管过渡部位存在近似铝性连接结构，铝管的与铝线部位(见图4)存在一个空隙。

图4 铝线部位

从压缩型T型线夹线与导线过渡的宏观形貌，可以看出断面存在明显低周疲劳纹，疲劳裂纹起源于铝管外壁，向内壁发展，疲劳区域宽约1 mm，占整个断口的接触直径的1/7，两个断裂线夹断裂部位外壁未发现明显外力损坏痕迹。

2 T型线夹压接处应力计算

通过330 kV顺黑一线出现发热情况，从发热-巡视-治理-跟踪环节开展定性和定量记录，T型线夹在实际杆塔上的现场(见图5)。

根据现阶段330 kV线路T型线夹建立应力数学模型，将T型线夹与导线结构建立理想结构，将钢芯比作9根丝线合成的单根钢线，其截面与实际相符为24 mm2,铝导线也按照以上方式进行简化，T型线夹为纯铝浇筑形式等价为整体结构，将轴对称模型从中间剖开进行分析(见图6)。

图5 T型线夹在实际杆塔上的现场 图6 局部T型线夹模型

位移的边界条件设为沿着轴的方向上的位移为0，施加载荷等于铝绞线张力(平均张力为29.3kN)施于T型线夹远端。T型线夹与铝导线进行耦合处理，钢的弹性模量2×1011 Pa、泊松比0.28 和铝的弹性模量5.9×1 010 Pa、泊松比0.31 等参数输入模型，范式等效应力最高值出现在T型线夹末端周围的钢芯丝上，阈值为255 MPa，远低于《钢芯铝绞线用镀锌钢丝》中规定的钢芯丝的抗拉强度高于1 290 MPa、l%延伸强度高1 100 MPa 的范围。

3 T型线夹处导线发热解决措施

结合现场实际情况和T型线夹安装情况，技术人员制定了停电消缺任务，并预先编制好实施方案，重点解决两方面问题：①T型线夹由于结构问题造成端部有缝隙，缝隙在长时间运行过程中逐步激增氧化腐蚀物，造成接触电阻增大；②T型线夹主干一直通过整条导线全部负载电流，接触电阻大造成发热严重，通过分流的方式较少T型线夹承受的巨大电流，缓解局部发热严重情况。停电之后，检修人员将首先对旧T型线夹更换为改进型T型线夹(见图7)。

处理办法：①采用此T型线夹两边同时液压，并按要求打磨、润滑，保证压接后导线与连接金具紧密贴合不会出现缝隙，减少线夹缝隙在长期雨水和空气杂质的积累下造成局部电阻过大；②按照预先制定的方案加装附引流，在绝缘子导线端与导线处加装附引流，在引流线与主导线间加装附引流图8，起到电流分流的作用，有效缓解电流只从主导线通过的情况，减轻T型线夹处电流压力。

图7 改进型T型线夹加装附引流 图8 引流线与主导线间

4 跟踪T型线夹红外测温

截止5月份，2019年8月加装附引流工作之后跟踪红外测温数据，中心共完成3条线路21处红外测温跟踪，经过整改后的线夹发热温度降低，跟踪顺黑一线187#三相T型线夹2处红外测温结果如表2。

如图9为B相大号侧，图10为B相小号侧为更换T型线夹和加装附引流红外测温照片。

表2 187#三相T型线夹2处红外测温结果

图9 B相大号侧图10 为B相小号侧

5 结 语

T型线夹部位发热造成局部热量剧增，致使导线发生熔断的情况，主要是因为T型线夹压接工艺不满足运行要求，连接金具压接后未能充分与导线贴合，造成线夹端头部位存在缝隙，长期运行T型线夹与导线之间氧化物增多，局部接触电阻增大，而导线电流随着负荷大小时时变动，温度波动产生的交变应力使导线表面出现疲劳裂纹[6]，当导线和钢芯剩余截面不足以承受发热产生的热应力和导线产生的张力时，致使T型线夹处就会发生瞬间断裂。近年来国内发生过多处因T型线夹压接质量不良、内部充水造成局部发热情况，从而导致T型线夹处导线断裂事故，因此在采用改进型T型线夹将大大减少局部杂质积累，氧化和发热造成断线事故。同时，加装预绞丝可以减轻主导线运行载流量，缓解T型线夹局部电阻过大造成的发热压力，保证输电线路安全可靠运行。